Substituição Nucleofílica, Química Orgânica - Resumo

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25/08/2021 OneNote
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Substituição Nucleofílica 
Friday, February 19, 2021 2:13 PM 
Haletos Orgânicos: são compostos que derivam dos hidrocarbonetos pela substituição de
átomos de hidrogênio por igual número de átomos de halogênio (F, Cl, Br, I). 
 
Haleto de alquila: composto orgânico que possui um halogênio ligado a um carbono saturado de
um hidrocarboneto de cadeia aberta. 
 
Nucleófilo:  O nucleófilo é uma espécie química que doa um par de elétrons para formar uma
ligação química em uma reação química. Todas as moléculas ou íons com um par livre de elétrons
ou pelo menos uma ligação π podem atuar como nucleófilos. O nucleófilo ou é uma espécie
aniônica - ânion - ou é uma base de lewis (espécie que contém elétrons não ligantes). 
 
Base de Lewis: é a espécie química que doa o par de elétrons em uma reação química. 
 
! Os halogênios são bastante eletronegativos, fazendo com que atraia os elétrons da ligação para si e
deixando o carbono carente de elétrons. 
 
• SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA 
 
Na substituição nucleofílica sai um nucleófilo e entra um nucleófilo. Como o halogênio atrai os
elétrons para si ele sai da ligação como um nucleófilo e é substituído por outro nucleófilo. Nessa
ligação o melhor nucleófilo para substituir é uma base de Lewis. Essa substituição pode ser de
primeira (SN1) ou de segunda ordem (SN2). 
 
• SN1 ou Substituição Monomolecular 
 
• Etapa 1:  Ionização  do haleto orgânico. Vai ser formado um CARBOCÁTION, a ligação é
quebrada e a espécie mais eletronegativa leva os elétrons que era do carbono na ligação. Essa
quebra da ligação se chama Heterólise. Assim, o Carbono fica com uma carga positiva
(carbocátion). 
 
• Etapa 2: Ataque nucleofílico. O carbocátion é necessitado de elétrons, então o nucleófilo ataca
rapidamente o carbocátion. 
 
                ! O ataque nucleófilo é frontal, devido ao impedimento estérico que é  
                   menor nessa posição. 
                 ! SN1 ocorre principalmente com haletos terciários porque o carbocátion 
                   formado (o terciário) é o mais estável. 
                 ! A velocidade global da  reação depende da primeira etapa  - etapa lenta 
                   da reação. Vai depender da força do haleto para quebrar a ligação entre 
                   o carbono e o halogênio. 
                 ! A reação não acontece no carbocátion metila e primário, por causa da  
                   estabilidade. Por tanto, vai acontecer em carbocátion secundário e terciário 
                   onde no terciário é mais rápido. 
                  
                                               FATORES QUE FAVORECEM A SN1 
 
○ Carbocátions terciários e secundários. 
 
○ Temperatura. Aumenta a disponibilidade de energia, fazendo a heterólise acontecer mais rápido
e favorecendo a formação do carbocátion. 
 
○ A presença de um solvente polar. O solvente polar estabiliza mais ainda o carbocátion. 
 
○ Cadeia ramificada. Menos impedimento estérico. 
 
○ Efeito indutivo positivo (+I). É a presença de grupos elétronsrepelentes que estabilizam o
carbocátion. 
 
 
• SN2 ou Substituição Bimolecular 
Os efeitos estéricos result
forças repulsivas entre nu
de elétrons sobrepostas.
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• Não ocorre a formação de um carbocátion. Existe um estado de transição. 
 
• No estado de transição o Carbono não desfaz totalmente a ligação do primeiro nucleófilo (o
átomo que ele está ligado no momento) e ao mesmo tempo já há uma atração por o segundo
nucleófilo. Então ao mesmo tempo que o Carbono está desfazendo a ligação com o primeiro
nucleófilo, a ligação com o segundo nucleófilo já está acontecendo. Por isso não há a formação
de um carbocátion. 
 
! O Carbono não se desfaz do primeiro nucleófilo, mas há uma carga parcialmente positiva no
carbono. Então o estado de transição pode acontecer. 
 
• É chamada de Bimolecular porque há um momento em que o carbono está ligado aos dois
nucleófilos ao mesmo tempo. Isso acontece em um curto espaço de tempo. 
 
• Etapa lenta: ataque nucleofílico e estado de transição. 
• Etapa rápida: eliminação do grupo abandonador. 
 
• Quando o segundo nucleófilo se liga ao carbono e a ligação com o primeiro nucleófilo é desfeita,
a configuração da molécula muda. Isso acontece porque o segundo nucleófilo se liga no lado
aposto em relação ao primeiro nucleófilo, por conta da nuvem eletrônica e da repulsão das
cargas. Então, como ele vai se ligar do outro lado, a configuração da molécula muda (acontece
uma inversão na configuração). Já que não há carbocátion (por conta do estado de transição), o
nucleófilo não pode entrar no mesmo lugar que o outro está ligado. 
 
! O ataque do nucleófilo é no mesmo eixo do elemento de saída, só que de lado diferente. A
inversão que ocorre no átomo de carbono é chamada de Inversão de Walden. 
 
 
                                             FATORES QUE FAVORECEM A SN2 
 
○ Pressão: quanto maior a pressão dentro do sistema, mais intensas são as colisões entre as
moléculas da reação. 
 
○ Solvente apolar: a presença de um solvente apolar promove a manutenção do estado de
transição durante a reação. Estabiliza o estado de transição. 
 
! O solvente polar vai ter cargas parciais, então isso não favorece o estado de transição porque
iria haver atração com as moléculas do solvente. O solvente apolar não há cargas. 
 
○ Cadeia pequena: facilita a aproximação do nucleófilo. Cadeias grande ou muito ramificadas
atrapalham a aproximação do nucleófilo. Cadeias muito ramificadas ou longas, aumentam o
impedimento estérico. 
 
○ Efeito indutivo negativo (-I): se na cadeia houver um elemento que promova um efeito indutivo
negativo, será desestabilizada a formação do carbocátion.